镁合金是最轻的结构材料,具有许多优越的性能和广阔的应用前景,但其耐腐蚀性能较差的弱点是影响其应用的重要因素。提高镁合金的耐蚀性是当前镁合金开发与研究的重要课题,其中制备涂层是改善镁合金表面耐腐蚀性能的重要途径。在诸多涂层制备技术中,磁控溅射技术由于具有沉积速率高、膜层均匀、密度和纯度高、附着力强等优点被认为是制备表面涂层的最佳方法之一。基于铝有较好的耐腐蚀性能,本工作采用磁控溅射技术,在AZ91镁合金表面制备高纯铝膜,对膜层制备的工艺、膜层微观组织和腐蚀性能进行了研究。首先利用正交试验方法,以膜层耐蚀性以及界面结合力、膜厚和粗糙度为指标,对磁控溅射铝膜的溅射功率、基体加热温度、负偏压等工艺参数进行了优化,得到了对实验指标影响的参数顺序和获得良好综合性能的参数组合。其后对影响性能的主要工艺参数进行了单因素实验,研究了各参数对膜层组织和性能的影响趋势,依据膜层腐蚀机制分析了组织对耐腐蚀性能影响的原因。正交试验研究结果表明,影响膜层性能的磁控溅射工艺参数主次顺序为:溅射功率、基体加热温度、基体的负偏压、Ar气压强和溅射时间,磁控溅射铝膜的最优工艺参数组合为:溅射功率60W,溅射时间120min,基体加热温度200℃,Ar气压强2.1Pa,基体负偏压-150V。对铝膜的组织观察表明,完整的膜层可大致分为底侧的等轴晶区,等轴晶向柱状晶的过渡区,以及外侧的柱状晶区三个区域。改变工艺参数会使膜层的整体厚度和各区域的大小发生变化。提高溅射功率可增大膜层厚度,同时柱状晶区域扩大,等轴晶与柱状晶之间的过渡层变窄。提高基体加热温度和延长溅射时间时,膜层组织将也发生类似的变化。工艺参数对界面结合力也有明显的影响。随着溅射功率和基体加热温度的提高以及溅射时间的增加,界面结合力都呈现出先提高后降低的变化,当溅射功率为60W、基体加热温度为200℃、溅射时间为120min时,界面结合力最强。对试样腐蚀过程的分析表明,磁控溅射铝膜对镁合金基体可以起到一定的保护作用。对于铝膜的模拟汗液腐蚀来讲,腐蚀优先发生在膜层表面的晶界位置,并且沿晶界向膜层内部发展,一旦膜层局部腐蚀穿透,腐蚀介质将进入基体和铝膜层之间的界面,从而构成原电池加速腐蚀的进行,并导致膜层从基体上剥离。因此,膜层厚度尽可能大,且膜层以等轴晶区和过渡区为主,同时界面结合力强,是膜层具有良好腐蚀性能的重要条件。